傳統(tǒng)玻璃的主要成分是二氧化硅，但是看過《星際迷航》的朋友或許記得其中提到過的某種“透明鋁”材料。雖然“科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”的事情不常有，但是近來，賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員們還是取得了一項(xiàng)突破——打造了一種基于鋅的“金屬有機(jī)化合物玻璃”。這種材料叫做ZIF-62，結(jié)構(gòu)式為被咪唑鈉(imidazolate)和苯并咪唑分子包圍的一個(gè)鋅原子。

　　熟悉玻璃工藝的朋友們，或許對制造過程中摻雜的硼、聚合物、以及金屬有一點(diǎn)印象。但是賓夕法尼亞州立大學(xué)的新的研究，卻是打造了一種全新的玻璃類型。

　　值得一提的是，這種新材料不僅更易形成玻璃、柔韌性更強(qiáng)、而且與石英玻璃擁有相同的金字塔形原子結(jié)構(gòu)。(鋅在頂點(diǎn)，旁邊連結(jié)了四個(gè)有機(jī)化合物)

　　按照學(xué)界的定義，“玻璃”必須足夠平滑、非晶體結(jié)構(gòu)，因此在生產(chǎn)過程中必須非常小心地做到平衡。無論使用何種材料，都必須先加熱到融化的程度、然后迅速冷卻(這樣才不會(huì)有晶體的形成)。

　　換言之，某種材料擁有避免結(jié)晶的方法，即被認(rèn)作有形成玻璃的能力。傳統(tǒng)工藝上，硅玻璃擁有玻璃形成能力。但是研究人員支出，ZIF-62的性能更加優(yōu)異。

　　實(shí)際上，ZIF-62的特性，已經(jīng)超越了現(xiàn)有的50種玻璃，并且比硅基玻璃更加柔韌。通過調(diào)整配方，研究人員發(fā)現(xiàn)，苯并咪唑(benzimidazolate)添加得越多、材料的玻璃形成能力就越佳。

　　研究配圖-2：性質(zhì)變化分析圖

　　(via：Science Advances)

　　當(dāng)然，與經(jīng)過數(shù)千年提純改進(jìn)的硅基玻璃工藝相比，ZIF-62也不是沒有缺點(diǎn)。在發(fā)展的初期，新材料還是難以與傳統(tǒng)工藝展開有力競爭的。為了制造全新的金屬有機(jī)玻璃，首先要形成有機(jī)化合物。

　　先將它與水合硝酸鋅和一種溶劑相混合，然后以800℉(427℃)左右的溫度加熱很長一段時(shí)間，才能完全融化。但如果溫度超過了980℉(527℃)，它又要開始汽化了。

　　目前研究人員已經(jīng)對ZIF-62的光學(xué)和機(jī)械性能進(jìn)行了試驗(yàn)。不過在了解材料本身性質(zhì)的同時(shí)，為了將來能夠大規(guī)模生產(chǎn)，研究團(tuán)隊(duì)也在尋找有關(guān)方法。

　　論文合著者John C.Mauro表示：“這種玻璃家族很是新穎，雖然我們已經(jīng)確定了它的玻璃形成能力和其它一些屬性，但還是沒有充分地描述他的所有物質(zhì)特性”。

　　在未來，研究人員還計(jì)劃對其它金屬有機(jī)玻璃配方進(jìn)行探討，包括可能的鈷基玻璃。有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)期刊上。

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